Детектор полного поглощения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕВЕДОМСТВО СССР (ГОС ПУБЛИКТНОЕ ПАТЕНТ СССР) .АНИЕ ИЗОБ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Объединенный институт ядерных исследований(72) Акимов ДЮ Акимов ЮК(54) ДЕТЕКТОР ПОЛНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ(5) Изобретение относится к технической физики,а именно к устройствам для детектирования ионизируощих излучений, и предназначено для спект-.рометрии гамма-квантов и электронов высокихэнергий. Цель изобретения -повышение быстродействия детектора, 8 детектор полного поглощения, содержащии элемент совпадения, кристалл из иодистого цезия, соединенный с первым фотоумножителем, импульсный сигнал которого используется дпя амплитудного анализа, дополнительно введены второй фотоумножитель, светофильтр, блок .задержки, причем светофильтр раптиюжен между кристаллом и вторым фотоумножителем, выход которого через блок задержки соединен со вторым входом элемента совпадений. Кристалл выполнен без активатора, а светофильтр выполнен не пропускакнцим ультрафиолетовую часть светового излучения 2 ип,гИзобретение относится к технической физике, а именно к устройствам для детектирования ионизирующих излучений, и предназначено для спектрометрии гамма- квантов и электронов высоких энергий.Известен детектор полного поглощения гамма-квантов и электронов, выполненный на основе;черенковского, счетчика. Преимуществами.такого тййадетекторов являются высокое быстродейвтвие й надежное отделение гамма-квантов от нейтронов при энергиях Е200 МэВ, где при попадании нейтронов в детектор черен ковское излучение не возникает. Недостатком любого черенковского детектора является плохое энергетическое разрешение в указанной области энергий (80-30),Известен. сцинтилляционный детектор гамма-квантов и электронов, содержащий кристалл из иодистого цезия, активировайного таллием, и Фотоумножитель, сигнал с выхода которого поступает на анализирующую аппаратуру, Этот детектор обеспечивает хорошее энергетическое разрешение ( 10) и обладает способностью разделения гамма-квантов и нейтронов по форме световой вспышки. Электроны и гамма- кванты детектируются одинаково,Недостатком известного детектора является низкое быстродействие.Наиболее близким к изобретению по технической сути является блок детектирования, содержащий кристалл, например, иэ иодистого цезия, соединенный с первым фотоумножителем, второй фотоумножитель и элемент совпадений, выход которого является управляющим выходом детектора, выход первого фотоумножителя соединен с первым входом элемента совпадений.Недостатком данного устройства является невысокое быстродействие. Целью изобретения является повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее два Фотоумножителя, кристалл и элемент совпадений, введены блок задержки и светофильтр, не пропускающий ультрафиолетовую часть излучения, а кристалл выполнен без активатора, светофильтр размещен между. кристаллом и вторым фотоумножителем, подключенным выходом ко входу блока задержки, выход которого соединен со вторым входом элемента совпадений,На фиг. 1 представлена функциональная схема. детектора полного поглощения; на фиг. 2- график кривых излучения и спектральной чувствительности фотокатода.Детектор полного поглощения содержит кристалл 1, два Фотоумножителя 2 и 3,светофильтр 4, блок 5 задержки и элемент 6 совпадений.Кристалл 1 соединен с первым фотоумножителем 2 и через светофильтр 4 со вто рым фотоумножителем 3, выход которогосоединен со входом блока 5 задержки. Первый фотоумножитель 2, выход. которого является информационным выходом детектора, подключен к первому входу эле мента 6 совпадений, выход которого является управляющим выходом детектора. Выход блока 5 задержки соединен со вторым вхо дам элемента 6 совпадений.На фиг. 2 приняты следующие обозначе ния: спектр 7 черенковского излучения,спектральная чувствительность 8 Фотокатода типа Си значения произведения 9 кривых 7 и 8, характеризующего относительный выход фотоэлектронов в зависимости от 20 длины волны черенковского излучения. Площадь под кривой 9 равна суммарному количеству Фотоэлектронов, а ее заштрихованная часть, составляющая около 20 ф этой площади, лежит в области длин 25 волн, где нет сцинтилляций. Детектор полного поглощения работает следующим образом. Гамма-кванты, конвентируясь в электроны, дают в кристалле 1 как сцинтилляционную, так и черенковскую вспышку, 30 начиная с энергии Е 0,1 МэВ и выше.Нейтроны же, образующие протоны и другие более тяжелые заряженные частицы, в момент попадания в кристалл 1 могут дать черенковскую вспышку только при Е200 35 МэВ, Сцинтилляционная вспышка отлюбыхядерных излучений лежит, в основном, в области длин волн А-400 нм, отличаясь при этом быстрым временем высвечивания (7 нс), и небольшая доля ее, 40 определяемая несовершенством структурыкристалла 1, испускается в областиЛ 400- 500 нм с большим временем высвечивания.Светофильтр 4, помещенный между кристаллом 1 и вторым Фотоумножителем 3, не 45 пропускает свет приА 500 нм, т,е. свет отсцинтилляций, и является прозрачным для той доли черенковского света, которая лежит выше этой длины волны. В результате второй фотоумножитель 3 регистрирует 50 только чеоенковский свет, а первый Фотоум, ножитель 2- суммарную световую вспышку.Сигналы с выходов обоих фотоумножителей 2 и 3 подаются на элемент 6 совпадений, при этом с помощью элемента 5 задержки 55 компенсируется разница во времени появления сигналов на выходах первого 2 и второго 3 фотоумножителей. Элемент 6 совпадений вырабатывает сигнал для управления амплитудным анализом сигналов1720403 с выхода первого умножителя 2, Нейтроны черенковского света не дают, т.е. при этом сигналы на выходе элемента 6 совпадений отсутствуют, Управление амплитудным анализом может осуществляться следующим. образом. На амплитудно-цифровой преобразователь сигнал с выхода первого фотоумножителя 2. проходит через блок пропускания, причем только при поступле" нии на его управляющий вход сигнала с 10 выхода элемента 6 совпадений.Поскольку нейтроны черенковского света не дают; то из сЧета исключаются. Черенковское излучение может возникнуть также в результате испускания гамма-квантов с . 15 суммарной энергией 8 МзВ, возникающих после замедления и захвата нейтронов ядрами кристалла. Однако этим процессом можно пренебречь, так как он сильно задержан во времени (порядка 100 мкс).Детектор строится на основе неактивированного кристалла, имеющего время выличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он снабжен блоком за, держки и светофильтром, не пропускающим ультрафиолетовую часть излучения, а кристалл выполнен без активатора, свето фильтр размещен между кристаллом и вторым фотоумножителем, . подключенным выходом ко входу блока задержки, выход которого соединен со вторым входом элемента совпадений. Составитель В. Костюхин Техред М,Моргентал дактор В. Фельдм орректор М. Самборска акаэ краж НПО "Поиск" Роспатента3035, Москва, Ж, Раушская одписное475 но-издательский комбинат "Патент", г, У Проиэводст од, ул,Гагарина, 10 Формула изобретенияДЕТЕКТОР ПОЛНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ, содержащий кристалл, например, из иодистого цезия, соединенный с первым фотоумножителем, второй фотоумножитель и элемент совпадений, выход которого является управляющим выходом детектора; выход первого фотоумножителя соединен с первым входом элемента совпадений, отсвечивания около 7 нс, в то время как в существующих детекторах используются активированные кристаллы со:временем высвечивания 900 нс.В результате быстродействия детектора увеличивается примерно в 100 раэ, Отказ от активатора не должен приводйть к существенному ухудшению в разрешении, так как в области Е -20-200 Мэ 8 разрешение зависит не столько от световыходэ, сколько от флуктуаций утечек эйергйи за пределы кристалла, Использование изобретения.позволяет повысить быстродействие детектора (примерно в 100 рээ), при этом повышается точность измерений.